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Functional analysis approach to time evolution of graphs and its application

Research Project

Project/Area Number 20K03646
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 12010:Basic analysis-related
Research Institution防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)

Principal Investigator

Seto Michio  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 総合教育学群, 教授 (30398953)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 谷口 哲至  広島工業大学, 工学部, 准教授 (90543728)
細川 卓也  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (90553579)
阿部 敏一  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 講師 (40749157)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords関数解析 / グラフ理論 / 機械学習 / 正定値カーネル / グラフ / 再生核ヒルベルト空間 / グラフ自己同型群 / ユニタリ表現
Outline of Research at the Start

本研究では時間とともに増大するグラフの族を扱う。例えば、時間とともに大きくなるネットワークはその例である。研究代表者はこの設定に関数解析学の道具を持ち込み、その応用として、これまでにグラフの性質に関する不等式を複数得ている。さらに興味深いことに、そこで得られた結論にはグラフの有する対称性が自然に組み込まれていることに気づいた。これが本研究課題着想のきっかけである。そこで、本研究の目的は時間とともに増大するグラフの対称性を関数解析学の言葉で捉え、さらにそれを機械学習に応用することである。

Outline of Final Research Achievements

1. We obtained a new approach to the theory of positive definite kernels. Our approach is based on the structure of Fock spaces. We showed that Gauss type kernel functions belonging to a certain wide class are strictly positive definite. In particular, the Gauss type kernel function constructed from the pseudo-hyperbolic distance on the open unit disk is included in our class. Moreover, as a by-product of this idea, we had a new proof of the universal approximation theorem for Gauss type kernel functions.
2. We published ``Introduction to Functional Analysis for Machine Learning" consisting of two volumes from Uchida Rokakuho. In these books, we attempted to give a friendly approach to the theory of reproducing kernel Hilbert spaces, kernel method in machine learning and their applications. This is the joint work with Ibuki, Hatanaka and Yamauchi.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

1. 近年、正定値カーネルの理論は機械学習に応用され注目を集めた。そのため、本研究で正定値カーネルの理論に対し新しいアプローチを与えたことは、理論上だけではなく応用上も意義があると考えられる。特に、単位開円板上の擬双曲距離から狭義正定値カーネルの新しい例を構成したが、この例は数学の理論上興味深いだけではなく、機械学習への応用も期待できるものである。
2. 「機械学習のための関数解析入門」の出版は工学界に一定のインパクトがあったと考えられる。実際、工学系の学会誌に好意的な書評が掲載された。また、数学を専攻する学生に対しても、応用へ目を向けるきっかけを提供できたと考えている。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (2 results) Remarks (2 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Indian Statistical Institute(インド)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] A Fock space approach to the theory of kernel functions2024

    • Author(s)
      Seto Michio
    • Journal Title

      Positivity

      Volume: 28 Issue: 1

    • DOI

      10.1007/s11117-023-01028-x

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] LINEAR OPERATORS WITH EMPTY SPECTRUM2023

    • Author(s)
      Morisuke Hasumi, Michio Seto
    • Journal Title

      Kyushu Journal of Mathematics

      Volume: 77 Issue: 1 Pages: 63-73

    • DOI

      10.2206/kyushujm.77.63

    • ISSN
      1340-6116, 1883-2032
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Exponentials of de Branges-Rovnyak kernels2022

    • Author(s)
      Shuhei Kuwahara, Michio Seto
    • Journal Title

      Canadian Mathematical Bulletin

      Volume: 65 Issue: 2 Pages: 447-455

    • DOI

      10.4153/s0008439521000400

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 正則性 vs 正定値性2023

    • Author(s)
      瀬戸道生
    • Organizer
      日本数学会(函数論分科会)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] フォック空間とガウス型核に対する普遍近似定理2022

    • Author(s)
      瀬戸 道生
    • Organizer
      再生核ヒルベルト空間を中心とした実解析・複素解析・函数解析の総合的研究
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 狭義正定値核の構成法について2022

    • Author(s)
      瀬戸 道生
    • Organizer
      日本数学会2022年度年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 正定値核の構成法について2021

    • Author(s)
      瀬戸 道生
    • Organizer
      Real, Complex and Functional Analysis Seminar
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ガウス過程回帰入門2020

    • Author(s)
      瀬戸 道生
    • Organizer
      Real, Complex and Functional Analysis Seminar
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Book] 機械学習のための関数解析入門(カーネル法実践:学習から制御まで)2023

    • Author(s)
      伊吹 竜也、山内 淳矢、畑中 健志、瀬戸 道生
    • Total Pages
      176
    • Publisher
      内田老鶴圃
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Book] 機械学習のための関数解析入門2021

    • Author(s)
      瀬戸 道生、伊吹 竜也、畑中 健志
    • Total Pages
      168
    • Publisher
      内田老鶴圃
    • ISBN
      9784753601714
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/mseto

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      https://researchmap.jp/mseto

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Funded Workshop] 再生核ヒルベルト空間を中心とした実解析・複素解析・函数解析の総合的研究2022

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      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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